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摘要:混凝土桥梁是我们生活中最常见到的一种桥梁,它以其可塑性、廉价性、用途广泛性、易修补性而被大量修建。然而,近年来有关桥梁出现裂缝而影响桥梁使用功能甚至桥梁垮塌的报道屡见不鲜,可以说混凝土裂缝已成为影响混凝土桥梁使用安全的重要因素之一。
关键词:桥梁;混凝土;裂缝
为了提高对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免桥梁出现危害较大的裂缝,就混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原作了比较全面的分析,提出了几种预防措施,并总结出几种处理裂缝的方法,以方便桥梁工程技术人员控制裂缝,保证桥梁结构安全。
1、桥梁裂缝的种类及其成因
混凝土桥梁裂缝的原因复杂、繁多,每一条裂缝的产生均有一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,有以下几种:
1.1荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静荷载、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。
1.2温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝体积将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内部将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,即产生温度裂缝。由于温度变化而引起裂缝的主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
1.3收缩引起的裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩而引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
1.4地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料有误、地基地质勘察有误、结构荷载设计有误、地基冻胀、桥梁基础位于不良地质等。
1.5钢筋锈蚀引起的裂缝
因为施工时未控制好混凝土的水灰比,以及未加强振捣,导致混凝土的密实性不佳,或未严格控制含氯盐的外加剂用量,导致钢筋发生氧化,造成钢筋周边混凝土的受力发生变化而产生裂缝。
1.6冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀10%
,因而混凝土产生膨胀应力。同时,混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
2、主要裂缝的预防措施
2.1为预防荷载裂缝,应该采取合理的计算模型、限制施工机具的堆放、限制超过设计荷载的重型车辆过桥等方法避免结构产生荷载裂缝。
2.2为预防混凝土温度裂缝,应合理安排混凝土浇筑顺序及浇筑速度,在混凝土浇筑过程中降低部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温,冬季施工时混凝土表面应覆盖保温。
2.3为预防收缩裂缝,应加强早期混凝土养护,以降低混凝土中水分蒸发速率,方法是在结构外露面覆盖麻袋、海绵,然后进行浇水养护。
2.4为预防地基基础变形裂缝,应注意地基基础处理,特別是现浇桥,科学设计支架搭设,对支架进行全面积预压以消除非弹性变形。同时,在混凝土中加减水剂以减少混凝土泌水,确
保混凝土保护层厚度。
2.5为预防钢筋锈蚀进而引发裂缝,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度;施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,最大限度地保证混凝土的密实性。同时,严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
2.6冻胀引起的裂缝冬季施工时,采用电气加热法、暖棚法、地下菁热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌合水中掺入防冻剂(但氯盐不宜使用),可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。
3、混凝土裂缝处理方法
3.1表面处理法
采用表面处理法进行修补,就是在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。
施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
3.2填充法
填充法是用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm以上),作业简单,费用低。宽度小于 0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规模裂缝可先开V型槽,然后再作填充处理。
3.3灌浆法
当裂缝宽度较小且较深时,可采用压注环氧树脂浆液的方法进行整治。首先在裂缝处间距20~40cm布置压浆嘴,将需要封闭的部位清理干净,然后封闭裂缝。用电动泵或手动泵注入修补液。此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。
3.4结构补强法
因结构负荷超载产生的裂缝、维护不善形成的裂缝、火灾造成的裂缝等影响结构强度的裂缝可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等进行修补。此外,还可以采用灌浆法等。同时,
要加强混凝土裂缝结理做果的检查,包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气试验等。
4、结束语
施工过程中,裂缝是不可避免的。除了正确的施工,科学的管理以及及时的修补外,还需要各工程建设方之间的良好沟通和交流,充分客观地了解实际情况,共同协商,才能确保工程质量,将裂缝控制在“最佳状态”。
参考文献:
[1]林文辉.普通钢筋混凝土连续箱梁裂缝分析.中外公路,2011.
[2]袁东明.钢筋混凝土桥梁裂缝的原因分析和修补方法.中外公路,2010.
关键词:桥梁;混凝土;裂缝
为了提高对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免桥梁出现危害较大的裂缝,就混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原作了比较全面的分析,提出了几种预防措施,并总结出几种处理裂缝的方法,以方便桥梁工程技术人员控制裂缝,保证桥梁结构安全。
1、桥梁裂缝的种类及其成因
混凝土桥梁裂缝的原因复杂、繁多,每一条裂缝的产生均有一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,有以下几种:
1.1荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在静荷载、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝。
1.2温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝体积将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内部将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时,即产生温度裂缝。由于温度变化而引起裂缝的主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
1.3收缩引起的裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩而引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
1.4地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料有误、地基地质勘察有误、结构荷载设计有误、地基冻胀、桥梁基础位于不良地质等。
1.5钢筋锈蚀引起的裂缝
因为施工时未控制好混凝土的水灰比,以及未加强振捣,导致混凝土的密实性不佳,或未严格控制含氯盐的外加剂用量,导致钢筋发生氧化,造成钢筋周边混凝土的受力发生变化而产生裂缝。
1.6冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀10%
,因而混凝土产生膨胀应力。同时,混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低,并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
2、主要裂缝的预防措施
2.1为预防荷载裂缝,应该采取合理的计算模型、限制施工机具的堆放、限制超过设计荷载的重型车辆过桥等方法避免结构产生荷载裂缝。
2.2为预防混凝土温度裂缝,应合理安排混凝土浇筑顺序及浇筑速度,在混凝土浇筑过程中降低部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温,冬季施工时混凝土表面应覆盖保温。
2.3为预防收缩裂缝,应加强早期混凝土养护,以降低混凝土中水分蒸发速率,方法是在结构外露面覆盖麻袋、海绵,然后进行浇水养护。
2.4为预防地基基础变形裂缝,应注意地基基础处理,特別是现浇桥,科学设计支架搭设,对支架进行全面积预压以消除非弹性变形。同时,在混凝土中加减水剂以减少混凝土泌水,确
保混凝土保护层厚度。
2.5为预防钢筋锈蚀进而引发裂缝,设计时应根据规范要求控制裂缝宽度,采用足够的保护层厚度;施工时应控制混凝土的水灰比,加强振捣,最大限度地保证混凝土的密实性。同时,严格控制含氯盐的外加剂用量,沿海地区或其他存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
2.6冻胀引起的裂缝冬季施工时,采用电气加热法、暖棚法、地下菁热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌合水中掺入防冻剂(但氯盐不宜使用),可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。
3、混凝土裂缝处理方法
3.1表面处理法
采用表面处理法进行修补,就是在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。
施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹。表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝,不漏水的裂缝,不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。
3.2填充法
填充法是用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(0.3mm以上),作业简单,费用低。宽度小于 0.3mm,深度较浅的裂缝以及小规模裂缝可先开V型槽,然后再作填充处理。
3.3灌浆法
当裂缝宽度较小且较深时,可采用压注环氧树脂浆液的方法进行整治。首先在裂缝处间距20~40cm布置压浆嘴,将需要封闭的部位清理干净,然后封闭裂缝。用电动泵或手动泵注入修补液。此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。
3.4结构补强法
因结构负荷超载产生的裂缝、维护不善形成的裂缝、火灾造成的裂缝等影响结构强度的裂缝可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等进行修补。此外,还可以采用灌浆法等。同时,
要加强混凝土裂缝结理做果的检查,包括修补材料试验;钻芯取样试验;压水试验;压气试验等。
4、结束语
施工过程中,裂缝是不可避免的。除了正确的施工,科学的管理以及及时的修补外,还需要各工程建设方之间的良好沟通和交流,充分客观地了解实际情况,共同协商,才能确保工程质量,将裂缝控制在“最佳状态”。
参考文献:
[1]林文辉.普通钢筋混凝土连续箱梁裂缝分析.中外公路,2011.
[2]袁东明.钢筋混凝土桥梁裂缝的原因分析和修补方法.中外公路,2010.